Efeito da melatonina no estresse oxidativo após anóxia neonatal

Abstract

A anóxia neonatal é definida como a privação total do fornecimento de oxigênio no nascimento. Clinicamente, a variabilidade de alterações fisiológicas dificulta a distinção entre anóxia e hipóxia (diminuição do fornecimento de oxigênio). Além disso, a maioria das lesões decorrentes da privação de oxigênio ocorrem em combinação com isquemia e, por isso, o termo comumente utilizado nesses casos é encefalopatia hipóxico-isquêmica (EHI). Este termo diagnóstico é utilizado tanto para descrever as alterações fisiológicas, celulares e moleculares, quanto para descrever a manifestação clínica dessa função cerebral desordenada após anoxia neonatal1,2 que é caracterizada por um estado de consciência deprimido, anormalidade do tônus muscular, diminuição de movimentos reflexos e incapacidade de iniciar/manter a respiração3 . A incidência da EHI é de 1-8/1000 nascidos vivos em países de alta renda e chega a 26/1000 nascidos vivos em países de baixa renda1,4; quando há prematuridade associada ao baixo peso, o índice se eleva a 60% 5 e cerca de 25% dos sobreviventes apresenta alterações cognitivas e motoras de longa duração, incluindo disfunções metabólicas, convulsões, epilepsia, paralisia cerebral, deficiência intelectual e outros distúrbios comportamentais6,7 . Para estudar essa condição, Takada e colaboradores desenvolveu um modelo de anoxia neonatal, global e não invasivo que, ao utilizar ratos em P2 simula as condições clínicas de recém-nascidos prematuros – aproximadamente, na 28ª semana de gestação 8,9. Neste modelo, foi observada morte nas populações gliais e neuronais do hipocampo, diminuição da neurogênese e volume dessa região8,10, redução da densidade celular do córtex somatossensorial primário11, alterações no metabolismo energético12, no desenvolvimento sensoriomotor 11, na memória e aprendizagem13,14 e nas respostas nociceptivas15 . O déficit de oxigênio e do suprimento de glicose impedem a fosforilação oxidativa e geram uma falha energética com consequente morte celular16. A primeira falha leva a despolarização neuronal e liberação de aminoácidos excitatórios na fenda sináptica. Como a recaptação do neurotransmissor dependente de glicose está prejudicada, ocorre acúmulo de glutamato extracelular em níveis tóxicos. A ativação exacerbada de receptores excitatórios aumenta o influxo de cálcio e promove níveis elevados de óxido nítrico, danificando as mitocôndrias17. A produção excessiva de espécies reativas de oxigênio na fase de reperfusão gera estresse oxidativo adicional às mitocôndrias que, após lesadas, produzem mais radicais livres, que consequentemente alteram as funções da membrana, contribuindo com a morte celular16–18 . Um efeito importante observado em natimortos prematuros com EHI e ratos expostos à hipóxia-isquemia (HI) é a glicose da substância branca, que desvia as células-tronco gliais para diferenciação em astrócitos reativos e, por isso, reduz a população de oligodendrócitos, comprometendo a mielinização normal19,20. Os astrócitos são o tipo celular mais abundante no cérebro e estão envolvidos em várias funções importantes, incluindo a proteção contra danos induzidos por espécies reativas de oxigênio21 . Dentre as regiões mais afetadas pelo déficit de oxigênio e sua consequente inflamação está o hipocampo3,22 , especialmente no período de desenvolvimento, quando lesões cerebrais resultam em diminuição expressiva e persistente do volume dessa região9 . Até o momento, a hipotermia é único método licenciado de tratamento disponível para tentar atenuar os danos causados pelo déficit de oxigênio22 . Contudo, embora ela tenha reduzido a taxa de mortalidade e deficiências neurológicas, não é suficiente para prevenir/reduzir todas as alterações desencadeadas após insulto. Por isso, diferentes pesquisadores se dedicam a estudar possibilidades de tratamento alternativas/complementares. Entre elas, a melatonina apresenta resultados promissores em diferentes modelos de injúria cerebral neonatal. A melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) é uma molécula hormonal não esteroide, produzida principalmente pela glândula pineal, responsável pelo controle do ciclo circadiano. Sua síntese, por essa glândula, se inicia no período escuro, quando a noradrenalina interage com os receptores ß1-adrenérgicos e a1-adrenérgicos presentes nos pinealócitos, levando a uma cascata de eventos intracelulares, que começa com o metabolismo do aminoácido triptofano para formar a serotonina (5-HT), seguida por Nacetilserotonina (NAS) e finalmente melatonina, que é liberada rapidamente na circulação e posteriormente metabolizada pelo fígado23 . Além da sua atuação no ritmo circadiano, a melatonina é um potente agente antioxidante direcionado às mitocôndrias; uma de suas principais funções é a proteção contra estresse oxidativo24,25 . Sendo assim, exerce efeitos regulatórios sobre o sistema de defesa26 , atuando tanto na neutralização das espécies reativas de oxigênio quanto na estimulação da atividade de enzimas antioxidantes27 ; além disso, reduz a produção de citocinas inflamatórias26 e o recrutamento de leucócitos para os sítios inflamatórios28 . A administração de melatonina subsequente ao déficit de oxigênio neonatal demonstrou proteger o hipocampo após hipóxia-isquemia, reduziu a morte celular, a desmielinização e a astrogliose reativa, além de amenizar os distúrbios comportamentais29– 31. Estudos utilizando modelo de hipóxia-isquemia evidenciaram redução do dano ipsilateral, do estresse do retículo endoplasmático e dos déficits comportamentais e de aprendizagem dos animais tratados com melatonina32–34 . Em experimento com camundongos expostos à hipóxia observou-se que a melatonina promoveu melhora significativa nos testes de memória e aprendizagem, redução no atraso dos reflexos sensóriomotores, assim como menor índice de morte celular no hipocampo duas semanas após insulto35 , demonstrando eficácia no tratamento de danos que envolvem alterações no suprimento de oxigênio. Este tema foi escolhido com base nas experiências e interesses adquiridos ao longo da graduação em Biomedicina. A complexidade dos mecanismos e as consequências envolvidas na anóxia neonatal, combinada com o impacto clínico significativo dessa condição, foram os principais focos de interesse para construção desse trabalho. Durante a formação, as áreas de neurociência e fisiologia contribuíram para a compreensão dos eventos da privação de oxigênio no sistema nervoso. Embora a melatonina seja um hormônio produzido no organismo, estudos em animais indicam que a ação neuroprotetor da melatonina ocorre em doses que variam de 5 a 15 mg/kg, que provocam são valores muito superiores aos valores fisiológicos. Para além disso, a secreção endógena pela glândula pineal, começa entre a sexta e oitava semana pós-natal em humanos e ao final da primeira semana pós-natal em ratos, e a concentração de melatonina plasmática em recém-nascidos prematuros é baixa, especialmente na ocorrência de insultos neurológicos35 . Esse período de deficiência transitória da melatonina corresponde exatamente ao período em que o encéfalo imaturo está mais suscetível36 . Pesquisadores também observaram que a meia vida da melatonina administrada é muito maior em recém-nascidos (8-15 h), incluindo prematuros, em comparação aos adultos (45 m)33,37 ; dados que fortalecem a importância de estudar a ação da melatonina administrada após anóxia neonatal. O interesse por intervenções terapêuticas inovadoras, como a utilização da melatonina, foi devido ao grupo de pesquisa do local de realização do projeto de iniciação cientifica, UFABC. Dessa forma, espera-se que este trabalho contribua para o avanço na compreensão de novas abordagens terapêuticas nessa área.